一、機械手自動(dòng)拾放系統原理

    在一些傳統的行業(yè)，例如袋裝食品生產(chǎn)、陶瓷生產(chǎn)中，需要對位置不確定的物體如面包，袋裝食品等進(jìn)行拾取，而大多數的搬運工業(yè)機器人都只能通過(guò)預先編程，執行固定路徑的拾取操作，對這一需求無(wú)能為力。為此，企業(yè)需采用大量人力來(lái)完成搬運作業(yè)，不僅增加人力成本，生產(chǎn)效率也低。工業(yè)機器人要實(shí)現隨放隨取的操作，就需要引入視覺(jué)進(jìn)行識別定位。使用視覺(jué)引導的機械手在動(dòng)作執行速度，放置精度和重復穩定性方面都較人工有很大優(yōu)勢。

    由臺達DMV機器視覺(jué)系統與機械手組合的機械手自動(dòng)拾放系統，具有高度的靈活性，可以幫助行業(yè)用戶(hù)輕而易舉的完成繁瑣復雜的搬運作業(yè)。該系統通過(guò)以太網(wǎng)通訊的方式，把檢測數據傳送到機械手系統，并由機械手實(shí)現目標物體的拾放。臺達DMV1000控制器，擁有高精度攝像頭，百萬(wàn)像素級別鏡頭以及紅色LED環(huán)形光源，可以精準的引導工業(yè)機器人完成對工件的拾取和放置等操作。目前，從各行業(yè)使用的反饋情況可知，該系統不僅提升了生產(chǎn)效率高，而且靈活性好。此外，只需借由簡(jiǎn)單的視教動(dòng)作，該系統即可實(shí)現多種不同規格產(chǎn)品的檢測，幫助企業(yè)大大降低了人力成本。

    二、系統介紹

     1、系統配置：

     根據產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，從經(jīng)濟性和系統可靠性的角度出發(fā)，選擇控制系統的元器件。機器視覺(jué)系統可選擇：1）臺達DMV1000控制器；2）80萬(wàn)像素攝像頭；3）25mm 百萬(wàn)像素級別鏡頭；4）紅色LED環(huán)形光源。

    2、系統控制圖

                                                           圖1、系統控制圖

     3、臺達DMV1000視覺(jué)控制器特點(diǎn)

     1）內建操作系統，小型化體積，無(wú)需搭配PC操作；

     2）流程化操作接口，降低使用者設定上的復雜度；

     3）提供多樣檢測功能，滿(mǎn)足大部份應用需求；

     4）工業(yè)級設計，符合于震動(dòng)、高溫等生產(chǎn)環(huán)境；

     5）支持雙攝影機同步檢測 (80萬(wàn)畫(huà)素之1394a攝影機)；

     6）I/O、RS232、Ethernet、USB等多樣外部通訊方式；

     7）SD 記憶卡儲存裝置；

     8）提供操作器及PC軟件設定接口；

    9）已擁有大量的圖形工具，包括面積測量、邊緣位置、邊緣計數、 邊緣寬度、邊緣節距、邊形比對、邊緣角度、斑點(diǎn)偵測、影像強度、污點(diǎn)檢測、邊緣追蹤及寬度追蹤。

    其檢測系統使用了專(zhuān)用的視覺(jué)LED光源，主要有三大特點(diǎn)：

    1）使用壽命長(cháng)，一萬(wàn)到三萬(wàn)小時(shí)左右。如果選用頻閃的功能，LED壽命將更長(cháng)，而且LED的通斷速度快，可在10微秒達到最大亮度；

    2）LED有不同的顏色不同的波長(cháng)，用戶(hù)可以根據檢測對象的特征選用不同波長(cháng)的光源，以突出檢測特征從而達到理想的效果；

    3）穩定性好，LED燈采用直流供電，克服了交流供電時(shí)出現的工頻頻閃現象，保持了獲取圖像的一致性。圖1為系統控制圖。

    三、方案實(shí)施：

    1、工作流程：

    當目標物體從流水線(xiàn)出來(lái)，以隨機的姿態(tài)進(jìn)入機器視覺(jué)的視野后，由上位機觸發(fā)視覺(jué)系統進(jìn)行取像，然后把圖像信息傳輸給圖像處理器GPU。通過(guò)圖像處理器的運算，計算出產(chǎn)品的重心位置（XY坐標和角度θ）。比如：機器視覺(jué)檢測出視野里出現了7個(gè)目標物體，這7個(gè)物體的位置數據將通機器視覺(jué)自帶的通訊口與上位機進(jìn)行通訊，最后由上位機發(fā)送指令給機械手執行動(dòng)作。

    此外，臺達DMV產(chǎn)品還支持RS232/RS485、Ethernet(10BASE-T)和臺達DVP PLC-Link等通訊方式。市面上幾家大的機械手廠(chǎng)家包括均支持DMV的通訊接口。經(jīng)過(guò)程序優(yōu)化，機械手的抓取速度可達到200個(gè)/分鐘，定位誤差小于0.5mm，角度誤差小于1°。

    2、技術(shù)性能及系統參數

      檢測內容：產(chǎn)品中心的XY位置及角度θ

      通訊方式：通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送產(chǎn)品的位置數據到上位機（PLC，工控機）

    FOV（檢測視野）：200×150mm  

    WD（工作距離）：800mm

    3、 DMV控制系統設計

    作為位置測量系統的DMV，除供電電源外，觸發(fā)信號和位置坐標值輸出都是通過(guò)以太網(wǎng)口與上位機進(jìn)行通訊，圖2為DMV的接線(xiàn)端子圖。

                                          圖2 、DMV的接線(xiàn)端子圖

    四、方案效果

    該檢測系統經(jīng)過(guò)合適的選型、較好的硬件配置及完善的程序設計，完全滿(mǎn)足用戶(hù)要求。此外，該系統還具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：

    1）加工生產(chǎn)效率高（大約每秒鐘拾取3個(gè)產(chǎn)品）；

    2）靈活性好，通過(guò)簡(jiǎn)單的視教動(dòng)作，即可實(shí)現多種不同規格產(chǎn)品的檢測；

    3）大大減輕工人勞動(dòng)強度。

    隨著(zhù)國內人力成本的增長(cháng)以及加工企業(yè)對品質(zhì)，產(chǎn)能要求的不斷提升，對機器視覺(jué)系統介入生產(chǎn)領(lǐng)域取代人工進(jìn)行測量，檢測的需求將呈現出快速增長(cháng)的趨勢。據統計，歐美日等發(fā)達國家制造業(yè)的機器人使用率較10年前有近10倍的增幅。實(shí)際上，在精密電子行業(yè)，使用機器視覺(jué)，機械手進(jìn)行產(chǎn)品尺寸測量，外觀(guān)檢測，對位等應用已非常成熟，在一些高精度的對位應用里，機器視覺(jué)產(chǎn)品的測量精度已大大超載人工檢測的分辨率和精度。